不锈钢冷轧生产技术课件.ppt
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1、不锈钢冷轧生产技术不锈钢冷轧生产技术 冷轧厂冷轧厂 1目录目录一、概述一、概述 不锈钢定义及基本特性不锈钢定义及基本特性二、不锈钢冷轧生产技术二、不锈钢冷轧生产技术1、不锈钢冷轧生产工艺流程、不锈钢冷轧生产工艺流程2、不锈钢退火、不锈钢退火3、不锈钢酸洗、不锈钢酸洗4、不锈钢冷轧、不锈钢冷轧5、不锈钢精整、不锈钢精整6、混酸再生、混酸再生三、不锈钢冷轧生产技术发展趋势三、不锈钢冷轧生产技术发展趋势1、传统单机架单张往复轧制(基本淘汰)、传统单机架单张往复轧制(基本淘汰)2、现代单机架成卷可逆式轧制的生产方式、现代单机架成卷可逆式轧制的生产方式3、多机架、连续无头成卷轧制的生产方式成为新趋势、多
2、机架、连续无头成卷轧制的生产方式成为新趋势2一、概述一、概述3不锈钢定义不锈钢定义 不锈钢的耐蚀性,主要是由钢中的Cr含量决定的。通常认为,当钢中的Cr含量大于12%时,材料在在大气、水蒸汽和淡水等弱腐蚀性介质中具有不锈性,这归功于在材料表面形成一层薄薄的Cr2O3氧化膜,这层膜非常稳定、致密,阻碍了材料表面的进一步氧化(腐蚀)。而且这层膜一旦遭到破坏,在含氧的环境中会重新自发生成一层新的Cr2O3膜,从而达到“不锈”。冷轧不锈钢板卷,通常是指厚度3.00mm的、采用冷轧方法生产的板(卷)。钢卷经过冷轧后,具有平滑光亮的表面、精确的尺寸和良好的板型。由于冷轧不锈钢板表面美观,具有良好的综合机械
3、性能和耐腐蚀性能,因此被广泛地应用于石化化工、建筑装潢、交通运输、食品加工、厨房餐具等行业。4不锈钢种类及其特性不锈钢种类及其特性钢种分类主要特性奥氏体无磁性,良好的低温性能,易成型,可焊接性良好。马氏体有磁性,具有高强度和高硬度,通过热处理可调整钢的力学性能。铁素体有磁性,易成型,耐点蚀,耐锈蚀能力强。铁、奥双相 屈服强度高,耐点蚀,耐应力腐蚀,易于成型和焊接。沉淀硬化型具有高的强度,不锈性能卓越,可借助热处理工艺调整其性能使其易于加工和成型。5典型典型钢钢种化学成分种化学成分按合金元按合金元素素Cr、Ni含量分类含量分类按钢种组按钢种组织织结构分类结构分类典型工典型工业牌号业牌号化化 学学
4、 成成 分分(%)CSiMnPSNiCrMoCuN其他其他Cr系系马氏体马氏体不锈钢不锈钢SUS420J20.26-0.401.00以下以下1.00以下以下0.040以下以下0.030以下以下-12.00-14.00-铁素体铁素体不锈钢不锈钢SUS4300.12以下以下0.75以下以下1.00以下以下0.040以下以下0.030以下以下-16.00-18.00-Cr-Ni系系奥氏体奥氏体不锈钢不锈钢SUS3040.08以下以下1.00以下以下2.00以下以下0.045以下以下0.030以下以下8.00-10.5018.00-20.00-SUS3160.08以下以下1.00以下以下2.00以下以
5、下0.045以下以下0.030以下以下10.00-14.0016.00-18.002.00-3.00-双相双相不锈钢不锈钢SUS329J10.08以下以下1.00以下以下1.50以下以下0.040以下以下0.030以下以下3.00-6.0023.00-28.001.00-3.00-沉淀硬化沉淀硬化不锈钢不锈钢SUS6300.07以下以下1.00以下以下1.00以下以下0.040以下以下0.030以下以下3.00-5.0015.00-17.00-3.00-5.00-Nb0.15-0.456不锈钢冷轧板主要的表面加工不锈钢冷轧板主要的表面加工 名称表面加工的状态表面加工的方法主要用途和标准名称No
6、.1银白色而无光泽在热轧后,进行了热处理,酸洗,或者进行了与此相当的过程用于不需要表面光泽的(AISI标准)No.2D浅灰色消光加工(钝化加工)在冷轧后,进行了热处理,酸洗,还用消光轧辊将之轻轻地进行冷轧一般材料、建筑材料(JIS标准)No.2B比No.2D加工要光滑稍有光泽的加工将No.2D加工材料轻轻进行了冷轧,使之有适应的光泽一般材料、建筑材料市场销售产品大部分是这种加工品(JIS标准)BA加工成接近镜面的光泽冷轧后进行光亮热处理,为进一步提高光泽度又进行了轻度冷轧汽车零件,家电产品,厨房用品,装饰用品等(JIS标准)No.3有光泽,粗纹加工将No.2D或No.2B加工材料用100120
7、号磨粒的研磨砂带进行了研磨建筑材料,厨房用品(JIS标准)No.4有光泽,细纹加工将No.2D或No.2B加工材料用150180号磨粒砂带进行了研磨建筑材料,厨房用品,车辆,医疗器具,食品设备(JIS标准)7续表续表#240细研磨加工将No.2D或No.2B加工材料用240号磨粒的研磨砂带进行了研磨厨房器具(JIS标准)#320比#240更细的研磨加工将No.2D或No.2B加工材料用320号磨粒的研磨砂带进行了研磨厨房器具(JIS标准)#400接近BA的光泽将No.2B材料用400号抛光进行了研磨加工建筑材料,厨房用品(JIS标准)HL(发丝)有较长的连续性的研磨加工用适当粒度(一般1502
8、40号的磨粒)的研磨砂带磨出像毛发一样长长的连续性的研磨纹建筑材料最一般的加工(JIS标准)No.6比No.4加工的反射要少,消光研磨(梨皮状花纹)将No.4加工材料用坦比哥抛光刷进行了研磨建筑材料,装饰用(AISI标准)No.7有高度反射率的准镜面加工(有研磨纹)反射率最高的镜面而加工(无研磨纹)将磨得非常光洁的面用600号旋转式抛光进行研磨建筑材料,装饰用(AISI标准)No.8逐渐地用细粒度研磨材料进行磨后,用镜面抛光进行研磨建筑材料,装饰用,反射镜(AISI标准)8二、不锈钢冷轧生产技术二、不锈钢冷轧生产技术91、不锈钢冷轧生产工艺流程、不锈钢冷轧生产工艺流程2DNo.1No.1产品产
9、品BAF黑皮卷黑皮卷APLCGLCRMZMAPLBALCGLSPMCTLSTL钢板钢板钢卷钢卷102、不锈钢退火、不锈钢退火 种类种类原料退火原料退火中间退火中间退火成品退火成品退火11原料退火原料退火热轧不锈钢原料卷,在热轧冷却后,强度和硬度较高,塑性降低,并有大量碳化物析出。奥氏体钢含有大量Ni、Mn等奥氏体形成元素,即使在常温下也是奥氏体组织。但是钢中含碳较多时,热轧后会析出碳化物。另外,晶粒度也会因加工而变形。奥氏体不锈钢含有不大于0.08%或不大于0.15%的碳,而碳在奥氏体中有一定的固溶度。这种钢的退火就是加热到高温,在高温下析出的碳化物分解,并固溶于奥氏体中,通过急冷使固溶了碳的
10、奥氏体保持到常温,同时在退火中调整晶粒度,以达到软化目的。奥氏体不锈钢在9201150C之间的温度范围内在连续式退火炉中退火,并紧接着在水中淬火进行固溶处理。12 铁素体钢通常没有-转变,在高温和常温下都是铁素体组织。但当钢中含有一定量的碳、氮等奥氏体形成元素时,即使有很高的Cr 含量,高温时也会部分形成奥氏体,在轧后冷却过程也会发生马氏体转变,使钢硬化。因此这类钢的退火目的一方面是使其被拉长的晶粒变为等轴晶粒,另一方面使马氏体分解为铁素体和颗粒状或球状碳化物,以达到软化的目的。铁素体不锈钢的退火,一般在700950C温度范围内在罩式炉进行。铁素体不锈钢的可冷轧性主要取决于晶粒大小,细晶粒最为
11、适宜。退火晶粒大小与热轧带钢的结构状态有关,热处理并不能改善带钢粗大的晶粒。续续13 马氏体钢在高温下为奥氏体,热轧后在冷却过程中发生马氏体相变,常温下得到高硬度的马氏体。退火的目的是将这种马氏体分解为铁素体基体上均匀分布着球状碳化物,以使钢变软。马氏体不锈钢一般在750900C温度范围内在罩式炉中进行退火。续续14中间退火中间退火 不锈钢冷轧过程中会产生加工硬化,冷轧变形越大,加工硬化的程度也越高。中间退火的目的是将加工硬化后的冷轧不锈钢板带通过再结晶退火而软化,以便进行进一步的加工。中间退火的方式与原料退火基本一样,对于奥氏体不锈钢采用固溶处理;铁素体、马氏体不锈钢采用退火处理(再结晶退火
12、,在连续炉中进行)成品退火成品退火 经加工硬化后的成品钢带,为了达到所要求的性能往往要进行成品最终退火。成品退火工艺一般与中间退火工艺相同。个别产品可根据用户需要而进行特殊处理。15退火炉的类型退火炉的类型 不锈钢板带退火使用的退火炉炉型主要有:罩式退火炉、连续式加热炉和立式退火炉。热轧后的马氏体钢通过退火使马氏体分解为铁素体和球状碳化物。碳化物的析出、聚集、球化需很长时间,因此这种钢的热轧卷通常选用罩式退火炉退火。热轧后的铁素体钢几乎总有一些马氏体,因此往往也选用罩式炉。当然,对于单相铁素体钢,热轧后不存马氏体,采用HAPL炉退火更合理。热轧后奥氏体钢需通过退火使碳化物溶解和快速冷却防止再析
13、出,所以只能用HAPL炉。至于冷轧后不锈钢的退火,都是通过再结晶消除加工硬化而达到软化目的。除此之外,奥氏体不锈钢还要使冷轧时产生的形变马氏体转变为奥氏体,因此都用CAPL、BAL 这样的连续炉退火。16各类不锈钢退火炉型选择各类不锈钢退火炉型选择 钢种钢种热轧后热轧后冷轧后冷轧后马氏体钢马氏体钢罩式炉罩式炉通常均采用通常均采用CAPL铁素休钢铁素休钢罩式炉或连续炉罩式炉或连续炉HAPL连续炉连续炉CAPL或或BAL等等奥氏体钢奥氏体钢连续炉连续炉HAPL连续炉连续炉CAPL或或BAL等等17罩式退火炉罩式退火炉 罩式退火炉在20世纪70年代之前,一般采用的保护气体为氮、氢混合气体,采用强制循
14、环或自然循环。在70年代之后,为了提高罩式炉的生产能力和产品质量,开始采用强循环全氢罩式退火炉,提高了炉内温度的均匀性和生产能力,改善了热交换条件。罩式退火炉是将钢卷置于固定的炉台上,扣上内罩和外罩密封,通入保护气体加热退火。其热源为气体燃料(煤气、天然气等)或电。18罩式炉结构罩式炉结构 19罩式炉生产工艺过程罩式炉生产工艺过程 例行检查加热冷却辐射冷却装出炉密封检查预吹洗温度加热均热冷却罩冷却保护气吹洗循环终冷台冷却图3罩式炉生产过程钢卷堆垛在炉台上,扣上内罩锁紧,加热罩扣在内罩外面,用氮气吹洗内罩点,满足条件后点火加热,并用氢气置换内罩里的氮气,当钢卷垛的温度达到要求之后,加热过程结束。
15、根据退火要求,进行一定时间的保温,结束后,可以带加热罩先冷却小时,然后移开加热罩,换上冷却罩进行空气冷却,钢卷卷心温度350时停止风冷,然后吊开冷却罩将钢卷吊入最终冷却台,进行最终冷却。20连续式退火炉连续式退火炉 连续式加热炉是目前广为使用的退火设备。其特点是钢带在炉内呈水平状态,边加热边前进。退火炉的结构由预热段、加热段和冷却段构成。其中冷却段一般都是单独设置,而预热段和加热段则有两种类型,一种是分割型,即把预热段和加热段分割成若干炉室。一种是整体型。连续式退火炉通常与开卷机、焊机、机械除鳞、酸洗等设备共同组合成一条生产作业线(机组)。用于热轧卷退火和酸洗的机组称为HAPL机组;用于冷轧后
16、中间退火的称为CAPL机组。21热轧卷连续炉退火热轧卷连续炉退火-HAP 奥氏体钢和铁素体单相钢要求退火后快冷,而罩式炉做不到这一点,所以尽管这二种钢在软化机理上不相同,其热轧卷均采用连续炉火。热轧卷奥氏体钢的退火实质上是固溶处理,其加热温度大致为1010-1150C,然后水冷。最合适的加热温度应该比碳化物完全固溶的温度稍高一些。热轧卷铁素体单相钢的退火,一般选择在850C以下,然后风冷。22冷轧后连续炉退火冷轧后连续炉退火-CAP 所有冷轧后的不锈带钢一般都用连续炉再结晶退火,所以必须掌握所有钢种的再结晶特性。由于钢的再结晶性随化学成分、退火条件、冷轧压下率而变化。因此,所设定的退火温度必须
17、能使钢充分软化,再结晶完全。奥氏体钢的再结晶一般从900C左右开始,大体上在1050-1200C完成。随着退火温度提高,晶粒粗化,硬度降低,二者之间大体成比例。如果晶粒过于粗大,不仅使钢板表面粗糙而影响加工性,而且对耐晶间腐蚀也有不良影响,因此设定材温不能太高。晶粒度不仅取决于退火温度,而且还受退火时间和退火前加工量的影响。所以这种钢退火中,对退火温度、加热时间、保温时间都要严格管理。退火后原则上仍采取快速冷却,薄规格可采用风冷或空冷。23 马氏体钢和铁素体钢冷轧后的退火自然也是以再结晶特性为基础。这里应该重复强调的是马氏体钢一旦加热到相变点以上,就会发生马氏体相变而使材质硬化,特别是高碳马氏
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